Tek Yumurta İkizleri Genetik Olarak Birbirlerinin Aynısı mı?
tek yumurta ikizleri gerçekten de aynı mı? buradaki aynılık sorunsalı fiziksel aynılık değil, "genetik" aynılık. gerçekten de ikizlerin genleri %100 aynı mı?
uzunca bir süre tek yumurta ikizlerin kökenleri embriyonik gelişimin erken aşamalarında bölünen tek bir zigota dayandığı için genetik kodlarının %100 benzediğini varsayılıyordu. fenotipik farklılıkların ise çevresel faktörlerden kaynaklandığı düşünülmekteydi. mesela, ikizlerin "boy" için kalıt aldığı gen aynı olmasına rağmen, beslenme ve yaşam şekli farklılığından dolayı ikizlerin boyları farklı olabilirdi ama genin sekansı farklı olamazdı.
ama gelişen dizileme teknikleri ve biyoinformatik analizler, ikizlerin genetik kodunun %100 benzer olmadığını gösterdi. bu çalışmalara göre tek yumurta ikizleri kalıtımsal olarak 3 temel düzeyde farlılık gösterebilir: nükleer dna (ndna), epigenetik ve mitokondrial dna (mtdna).
şimdi hepsini tek tek ele alalım
1) epigenetik farklılıklar: dna dizisinde herhangi bir değişikliğin olmadığı, ama bir takım "gen üstü" modifikasyonların gelecek kuşaklara aktarıldığı "kalıtsal fenotipik" özelliklerin tamamına "epigenetik faktörler" deniliyor. epigenetik yani "gen üstü" çoğunlukla çevresel faktörler kaynaklıdır. dna'mız öyle hayal ettiğiniz gibi karma karışık bir tutam saça benzemiyor, dna paketlenmesi önemli hadise. gen bölgelerinin çekirdek içindeki konumları da tesadüfi değil, çekirdek içinde dna lokalizasyonun bir amacı var.
dna bir iplik halinde histon adlı proteinlerin çevresini dolaşıp nüklezomları, nüklezomlar kromatinleri, kromatinler ise kromozomları oluşturur. dna'nın paketlenmesinde görev alan her bir protein aynı zamanda genlerin aktivitesinde de potansiyel regülatörler görevindedir. mesela histon proteinin metil'lenmesi o gen bölgesini transkripsiyon faktörlerine açık hale getirip gen ifadesini aktifleştirir. işte en en basitiyle gen dizisinde değişiklik olmadan fenotipin kalıtılması bu şekilde gerçekleşiyor. bu modifikasyonlar kaynağı genelde çevresel faktörlerdir ve anne karnından itibaren hayatımız boyunca devam eder.
epigenetik kaynaklı farklıklara x kromozom inaktivasyonu da dahildir. hiç önceden duydunuz mu bilmiyorum ama memeli dişisi fazladan sahip olduğu x kromozomunun bir tanesini gelişimin erken aşamasında (700-1000 hücre) rastgele inaktive eder. yani her insan dişisi sahip olduğu x kromozomu açısından mozaiktir. aynı şey dişi kediler için de geçerli. 3 renkli (turuncu, siyah, beyaz) "calico" ve iki renkli (turuncu, siyah) "tortoiseshell" kedilerin hepsi dişidir. bu kedilerde rastgele inaktive olan x kromozomu siyah ve turuncu renkleri için mozaik patterne yol açmaktadır. insan dişisi için de bu geçerli olduğuna göre, x inaktivasyonunun rastgele gerçekleştiği ikiz dişi bebeklerde de daha anne karnındayken x kromozomuna bağlı genlerin vücuttaki dağılımı farklılık göstermektedir. x kromozomunun biri anneden biri de babadan geldiği için anneden ve babadan kalıtılan genlerin dağılımında farklılıklar olacaktır bu durumda. mesela eğer babadan gelen x kromozomunda cinsiyet gelişimi ile ilgili gende bir problem varsa, ve o gen gerekli olduğu bölgelerde sadece ikizlerin birinde inaktive olmuşsa, sadece o ikizde cinsiyetle ilgili anomalilere rastlayabiliriz. diğeri tamamen sağlıklı olabilir.
2) nükleer dna: mesela mitotik bölünmenin erken safhasında meydana gelen hatalardan (çift zincirli kırıklar mesela) kaynaklı kopya sayısı varyasyonları (copy number variation; cnv) ya da tek nükleotid polimorfizmi (single nucleitde polymorphism-snps) genetik farklılıklara örnek olarak gösterilebilir. en çok rapor edilen farklılıklar arasında parmak izi gösteriliyor. ama şizofreni, diyabet ve ms gibi kompleks hastalıklar da genetik bozukluklara bağlı olarak ikizlerin sadece birinde ortaya çıkabilir. kaynak 1 kaynak 2 kaynak 3
ekleme: somatik mutasyonlar da aynı şekilde ikizler arasındaki fenotipik farklılıkların kaynağı olabilir. özelden bana iletilen makaleyi de şuraya ekleyeyim.
3) mitkondrial dna: mitokondrial dna'yı muhtelemen çoğunuz ilk defa duyuyor. şimdi size bunu ayrıntısıyla anlatamayacağım ama sandığınız aksine genetik kalıtım sadece "nükleer dna" ile sağlanmıyor. her bir hücrenin içinde enerji üretiminden sorumlu binlerce kopya mitokondri organeli bulunuyor. mitokondrilerin kendilerine has genomları var ve genomik altyapıları farklılık gösterebiliyor.
(biliyor musunuz mitokondri genomu "dairesel". bakterilerin de genomları dairesel. "endosymbiosis" teorisine göre bakteriler arkaik ökaryotların içine girerek yeni bir yaşam formuna yol açtılar. mitokondrilerin antibiotiklerden etkilenmesi, bakteri dna sekasına aşırı benzemesi de bu teoriyi ve evrimi kanıtlar nitelikte. neyse ben yine lafı uzatıyorum. bunu başka zaman anlatırım. bu mitokondri çok derin mesele, mitokondrilerin çoğusu anneden kalıtılıyor, yani sen babandan çok annensin. :) size bunu sonra derinlemesine anlatmak istiyorum. mtdna'n sayesinde bundan binlerce yıl önceki annenin kim olduğunu bilebilirsin.)
peki nasıl oluyor da mitokondriler ikizler arasında genetik farklılıklara yol açabiliyor? şöyle oluyor, düşünün:
sen daha zigotsun (tek hücreli), binlerce kopya mitokondrin var, mitokondrilerin genomları varyasyon gösteriyor yani her biri birinin aynısı değil (heteroplasmy), mitokondriler sitoplazmada rastgele dağılmış (vegetative segregation), bölünmeye başlıyorsun tam ortadan, sağ yarım kürede kalan mitokondrilerle sol yarım kürede kalan mitokondrilerin dağılımı farklı, şimdi iki hücrelisin, iki hücrenin de mitokondri kontenti farklı, ama o da ne! iki hücre de birbirinden ayrılıyor ve ikiz fetüsler gelişmeye başlıyor. işte bu sebeple bazı tek yumurta ikizleri, mikondrial dna kalıtmından kaynaklı genetik hastalıklarda farklılıklar gösterebiliyor şizofreni, ms